自動(dòng)化監(jiān)測(cè)在高速公路高邊坡中的應(yīng)用研究

劉朝躍

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部組成

從自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)方面進(jìn)行分析，可以分為三個(gè)部分，第一是系統(tǒng)的應(yīng)用層，其主要是針對(duì)用戶服務(wù)和監(jiān)測(cè)對(duì)象。第二是系統(tǒng)的感知層，其可分為網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)傳感器。第三是網(wǎng)絡(luò)層，主要是運(yùn)用在通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中。其中主要的數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)以及計(jì)算都是由應(yīng)用層來(lái)負(fù)責(zé)，這樣可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的額穩(wěn)定性和安全性。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

在高速公路工程施工過(guò)程中能主要是運(yùn)用布里淵光時(shí)域分析技術(shù)，如果在光纖中注入激光，就會(huì)讓其中的每一點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生布里淵光散射效應(yīng)。此效應(yīng)的中心與光纖各點(diǎn)都會(huì)和軸向產(chǎn)生線性關(guān)系。采用技術(shù)分析和調(diào)節(jié)，對(duì)光線中每一點(diǎn)分布進(jìn)行檢測(cè)。施工現(xiàn)場(chǎng)也可以運(yùn)用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)將其緊貼于于高邊坡坡面或者是內(nèi)部，如果高邊坡結(jié)構(gòu)發(fā)生變形現(xiàn)象或者是一些不穩(wěn)定因素影響，勢(shì)必影響應(yīng)變光纖受激布里淵散射效應(yīng)的頻移效能，這種情況下就需要對(duì)光纖應(yīng)變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這也體現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，還要對(duì)高邊坡結(jié)構(gòu)的型變量進(jìn)行計(jì)算，講得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析和保存，以此來(lái)獲得高邊坡形變的變化量，這樣可以全面掌握高邊坡的變化趨勢(shì)和變化規(guī)律，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和參考價(jià)值，與此同時(shí)還能最大限度的保障高邊坡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和安全。

3 高速公路邊坡監(jiān)測(cè)

3.1 表面變形監(jiān)測(cè)

高邊坡滑坡現(xiàn)象是坡體的應(yīng)力狀態(tài)在發(fā)生變化時(shí)高邊坡的地質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生不同規(guī)模和程度的變形，在這其中變形的方式也會(huì)有所不同，而且到達(dá)一定程度之后會(huì)對(duì)坡體內(nèi)形成貫通性滑面變動(dòng)。所以高邊坡的結(jié)構(gòu)變形是決定高邊坡穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)非常重要，對(duì)高邊坡表面進(jìn)行監(jiān)測(cè)和其趨勢(shì)的變化和發(fā)展，是對(duì)高邊坡穩(wěn)定狀況分析和判斷的一個(gè)重要途徑。

3.2 高邊坡深部變形監(jiān)測(cè)

對(duì)于高邊坡深部變形監(jiān)測(cè)，可以用鉆孔內(nèi)的測(cè)斜管作為主要的承載體。在鉆孔工作結(jié)束之后，還需要將斜側(cè)管安放進(jìn)去，同時(shí)對(duì)高邊坡主要滑動(dòng)方向的兩個(gè)測(cè)斜管刻槽，將傳感光纖捆綁在刻槽內(nèi)，然后固定在鉆孔中。需要重點(diǎn)關(guān)注的是，測(cè)斜管在時(shí)間的推移中容易受到滑坡推動(dòng)力的影響，從而阻礙變形。側(cè)斜管的變形程度會(huì)對(duì)滑坡位置的深部變形情況進(jìn)一步確定。在這個(gè)過(guò)程中斜側(cè)管的作用不可忽視，他不僅具有抗滑性，還能有效的進(jìn)行信息傳輸，所以運(yùn)用側(cè)斜管對(duì)邊坡深部變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能保障數(shù)據(jù)的可靠性，還能最程度的使其具有參考性。而且測(cè)斜管狀態(tài)有利于對(duì)滑坡體的安全狀態(tài)能進(jìn)一步確定。

4 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)在高速公路高邊坡的監(jiān)測(cè)內(nèi)部架構(gòu)包括計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)分布式應(yīng)變光纖的監(jiān)測(cè)網(wǎng)路和數(shù)據(jù)信服務(wù)器以及光纖接線盒等。利用此系統(tǒng)，可對(duì)高邊坡進(jìn)行有效實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)他還具有預(yù)警作用，這也是互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上也能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

4.1 全時(shí)固定式測(cè)斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

全時(shí)固定式測(cè)斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在測(cè)斜孔內(nèi)設(shè)置多個(gè)角度測(cè)量傳感器，傳感器通過(guò)固定裝置固定在測(cè)孔確定的位置上。隨時(shí)測(cè)量定位區(qū)段的傾角變化。信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)置在孔口的測(cè)控柜內(nèi)，可以記錄存儲(chǔ)角度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

4.2 鋼弦式傳感器

鋼弦式傳感器的敏感元件是一根金屬絲弦(--般稱為鋼弦、振弦或簡(jiǎn)稱“弦”)，常用高彈性彈簧鋼、馬氏不銹鋼或鎢鋼制成，它與傳感器受力部件連接固定，利用鋼弦的自振頻率與鋼弦所受的外加張力的困數(shù)關(guān)系測(cè)量各項(xiàng)物理量。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，傳感器的設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試都非常方便，而且在鋼弦經(jīng)過(guò)熱處理后其蠕變極小，零點(diǎn)穩(wěn)定，不受電磁干擾.測(cè)量穩(wěn)定性好，因此在工程監(jiān)測(cè)中廣為應(yīng)用。為監(jiān)測(cè)邊坡在開(kāi)挖過(guò)程中及加固后坡面的變形和位移。采用單點(diǎn)位移計(jì)測(cè)量坡面點(diǎn)的變形。多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)量邊坡不同深度的變形情況，從而判定滑動(dòng)面的位置。

5 分布式光纖布設(shè)方案

在對(duì)高速公路高邊坡施工具體情況進(jìn)行全面的分析，然后劃分出重點(diǎn)范圍，選擇光線最合宜的位置進(jìn)行系統(tǒng)布設(shè)，然后對(duì)重點(diǎn)位置設(shè)置監(jiān)測(cè)孔，從多個(gè)角度對(duì)高邊坡的穩(wěn)定性和其他因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。除此之外還要埋設(shè)光纖然后和斜管內(nèi)的光纖聯(lián)合在一起，這也能很好的保障監(jiān)測(cè)效果。光纖在埋設(shè)的過(guò)程中要避免光纖抗拉扭曲，以免讓光纖過(guò)彎，這樣可以很好的降低光纖的損耗，為減少光纜承載力就要主動(dòng)奉獻(xiàn)，奉獻(xiàn)過(guò)程中要注意時(shí)要平衡張力，以免光纖超出彈力范圍。放線時(shí)也要可以運(yùn)用盤(pán)線架。在這個(gè)過(guò)程中也要盡力避免人為踩踏或者異物撞擊。還要對(duì)應(yīng)變光纜的承攬環(huán)節(jié)的壓力也要適當(dāng)?shù)脑黾?，在測(cè)量的壓力的情況下可以在測(cè)量環(huán)節(jié)就會(huì)可加大張力。

6 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在高速公路高邊坡的運(yùn)用措施

6.1 對(duì)坡面的排險(xiǎn)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在高速公路高邊坡的監(jiān)測(cè)是非常有必要的，監(jiān)測(cè)中也要根據(jù)施工地區(qū)的實(shí)際情況展開(kāi)相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)。高邊坡的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，根據(jù)裂縫儀的檢測(cè)結(jié)果對(duì)坡面上的沉降和錯(cuò)動(dòng)方向比較嚴(yán)重的位置進(jìn)行綜合治理。如果對(duì)邊坡坡頂出現(xiàn)巖體爆裂時(shí)，就要實(shí)施打孔微裂爆破來(lái)解除，對(duì)一些地勢(shì)比較復(fù)雜的區(qū)域，要根據(jù)檢測(cè)來(lái)消除隱患。還要對(duì)坡面進(jìn)行澆灌和加固。還要對(duì)邊坡的裂縫進(jìn)行巡視和排查避免出現(xiàn)意外和紕漏從而保障檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)效性和高速公路的穩(wěn)定性。

6.2 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)人員的安全管理

在對(duì)高邊坡的檢測(cè)過(guò)程中，很多情況下由于地勢(shì)比較復(fù)雜，安全防護(hù)的工作也要進(jìn)一步加強(qiáng)，以保障測(cè)系統(tǒng)在高邊坡治理過(guò)程中更好的發(fā)揮價(jià)值。對(duì)相關(guān)人員的安全生產(chǎn)教育也不能松懈，在檢測(cè)治理的過(guò)程中要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度進(jìn)行，操作流程也亦如此，提升自我的防護(hù)和保護(hù)能力。

6.3 綜合運(yùn)用檢測(cè)技術(shù)

對(duì)高邊坡的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，要結(jié)合施工地區(qū)的實(shí)際情況來(lái)制定具體的監(jiān)測(cè)方式，以便能夠及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題。一些地勢(shì)環(huán)境比較復(fù)雜的位置可以采用GPS進(jìn)行綜合檢測(cè)，運(yùn)用3D位移圖可以有效觀察滑動(dòng)、水平位移情況，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)信息來(lái)制定行之有效的監(jiān)測(cè)方案?；瑒?dòng)位移可以采用澆灌法進(jìn)行填充，對(duì)坡體出現(xiàn)滑落，應(yīng)該在地面置碎落臺(tái)，必要的時(shí)候可修筑護(hù)坡，防止滑坡現(xiàn)象對(duì)高速公路上運(yùn)行的車(chē)輛造成損害。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章主要闡述自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)在高速公路高邊坡的應(yīng)用進(jìn)行分析，并提出一些對(duì)此系統(tǒng)運(yùn)用的看法和見(jiàn)解，希望對(duì)未來(lái)高速公路高邊坡建設(shè)中得一些問(wèn)題提供一些參考和借鑒。通過(guò)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)其眾多優(yōu)勢(shì)，它不僅能夠有效保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，還能合理避免高邊坡結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)的負(fù)面因素，自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用可以真正實(shí)現(xiàn)對(duì)高邊坡監(jiān)測(cè)的目的，且監(jiān)測(cè)效果良好。在施工過(guò)程中還要對(duì)布里淵光時(shí)域分析技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，運(yùn)用時(shí)要注意將光纖傳感網(wǎng)絡(luò)緊貼在高邊坡表面，還能將其設(shè)置在高邊坡內(nèi)部，如果高邊坡的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，就可以對(duì)其運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、分析與存儲(chǔ)，已保障高邊坡結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。